第六章 萜類和揮發(fā)油

第六章Contents概述1萜類的結(jié)構(gòu)類型及重要代表物2揮發(fā)油6萜類化合物的提取分離4萜類化合物的檢識(shí)與結(jié)構(gòu)測(cè)定5萜類化合物的理化性質(zhì)3

萜類化合物是一類重要的天然藥物化學(xué)成分。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個(gè)碳為基本單位，少數(shù)例外。甲戊二羥酸（MVA）（而不是異戊二烯）才是萜類化合物生源途徑中最關(guān)鍵的前體物。由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5Hx)n

通式的衍生物均稱為萜類化合物。一、萜的含義異戊二烯單位的數(shù)目：單萜、倍半萜、二萜等碳環(huán)的有無和數(shù)目的多少：鏈萜、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜等含氧衍生物：醇、醛、酮、羧酸、酯等萜類。

本章主要介紹單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜類以及揮發(fā)油類化合物。一、萜的分類通式：(C5Hx)n

結(jié)構(gòu)單元：異戊二烯1半萜2單萜（揮發(fā)油）3倍半萜（揮發(fā)油）4二萜（苦味素、植物醇）5二倍半萜（海洋生物）6三萜（皂苷、樹脂）8四萜（植物胡蘿卜素）>8多聚萜（橡膠）分類：n天然產(chǎn)物中最大類(>26000種),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生物活性多樣藥物的重要來源：青蒿素蒿甲醚（倍半萜）紫杉醇（二萜）二、萜類的生源學(xué)說經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則（empiricalisoprenerule）生源的異戊二烯法則（biogeneticisoprenerule）經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則

Wallach1887年提出異戊二烯法則艾里木酚酮扁柏酚土青木香酮二、萜類的生源學(xué)說生源的異戊二烯法則

Ruzicka提出前體物是活性的異戊二烯后由Lynen和Folkers得到證實(shí)經(jīng)甲戊二羥酸途徑衍生

甲戊二羥酸（MVA）二、萜類的生源學(xué)說甲戊二羥酸(MVA)焦磷酸異戊烯酯(IPP)焦磷酸二甲基烯丙酯(DMAPP)DMAPP+IPP

焦磷酸香葉酯（GPP）焦磷酸金合歡酯（FPP）IPP

DMAPP(C5)IPP(C5)

單萜焦磷酸香葉酯(C10)甾族類

IPP

倍半萜焦磷酸金合歡酯(C15)角沙烯(C30)三萜(C30)IPP

二萜焦磷酸香葉基香葉酯(C20)類胡蘿卜素(C40)IPP二倍半萜焦磷酸香葉基金合歡酯(C25)萜類化合物的生物合成途徑甾體C27焦磷酸二甲基烯丙酯(DMAPP)C5乙酰輔酶A甲戊二羥酸(MVA)焦磷酸異戊烯酯(IPP)C5縮合焦磷酸香葉酯(GPP)單萜C10+C5焦磷酸金合歡酯(FPP)倍半萜C15GGPP二萜C20角鯊烯C30三萜C30-3×CH3二、生源、分類第二節(jié)萜類的結(jié)構(gòu)類型及重要代表物

單萜類（monoterpenoids）：2個(gè)異戊二烯單位、含10個(gè)C的化合物類群，揮發(fā)油的主要組分。分子量小，脂溶性。其含氧衍生物多具有較強(qiáng)的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。成苷時(shí)，不具揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾。分類：鏈狀型和環(huán)狀型(單環(huán)、雙環(huán)等)。一、單萜（1）鏈狀單萜一、單萜（2）單環(huán)單萜(-)-薄荷醇(+)-新薄荷醇薄荷酮α-紫羅蘭酮

β-紫羅蘭酮斑蝥素N-羥基斑蝥胺（2）單環(huán)單萜（3）雙環(huán)單萜(-)-龍腦(+)-龍腦樟腦芍藥苷卓酚酮類：變形單萜，其碳架不符合異戊二烯規(guī)則，具有抗菌活性，但同時(shí)多有毒性。（4）卓酚酮類g-崖柏素a-崖柏素扁柏素（4）卓酚酮類

卓酚酮類化合物的特殊性質(zhì)：

1.具有酚的通性，酸性強(qiáng)弱介于酚類和羧酸之間，即酚<卓酚酮<羧酸。

2.Ar-OH易于甲基化，不易?；?。3.C=O類似于羧酸中羰基的性質(zhì)，但不能和羰基試劑反應(yīng)。IR中示其羰基(1650~1600cm-1)和OH(3200~3100cm-1)的吸收峰，較一般羰基略有區(qū)別。4.能與多種金屬離子形成不同顏色的絡(luò)合物。如：Cu2＋綠色結(jié)晶

Fe2+赤紅色結(jié)晶。1、概述為蟻臭二醛的縮醛衍生物，含有環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜（secoiridoids）兩種基本碳架。二、環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜骨架裂環(huán)環(huán)烯醚萜骨架2、2、環(huán)烯醚萜理化性質(zhì)

（1）多為白色晶體或粉末，多具有旋光性,味苦。（2）苷類易溶于H2O和CH3OH,可溶于EtOH、CH3COCH3和n-BuOH，難溶于CHCl3、（CH3CH2)2O等親脂性有機(jī)溶劑。（3）半縮醛-OH，使苷元不穩(wěn)定，易分解、易聚合，不易得到結(jié)晶苷元，雙鍵可進(jìn)行加成反應(yīng)。

A、環(huán)烯醚萜苷類：

10個(gè)碳占多數(shù)，

C1羥基多與葡萄糖成苷，大多為單糖苷；有的C11氧化成羧酸，可成酯。3、結(jié)構(gòu)分類及重要代表物梔子苷京尼平苷R為CH3京尼平苷酸R為H雞屎藤苷B、4-去甲環(huán)烯醚萜苷：

3、結(jié)構(gòu)分類及重要代表物龍膽苦苷NH4OH龍膽堿C、裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷：3、結(jié)構(gòu)分類及重要代表物

1、概述

通式：(C5Hx)3

分布：揮發(fā)油高沸點(diǎn)部分。海洋低等動(dòng)物（海藻、軟體動(dòng)物等）、昆蟲中也有發(fā)現(xiàn)

存在形式：揮發(fā)油，醇、酮、內(nèi)酯或苷，生物堿。

含氧衍生物多具有香氣和生物活性骨架繁雜，超過200余種三、倍半萜

生源

GPP(C10)+IPP(C5)→FPP(C15)焦磷酸金合歡酯

分類：

按碳環(huán)數(shù)：無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)型；按環(huán)的碳原子數(shù)：五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)等；按含氧官能團(tuán)：倍半萜醇、醛、酮、內(nèi)酯等。三、倍半萜

鏈狀倍半萜2、無環(huán)倍半萜青蒿素：倍半萜過氧化物，抗惡性瘧疾。雙氫青蒿素，蒿甲醚、青蒿琥珀酸單酯

用于臨床。鷹爪甲素：抑制鼠瘧原蟲的生長。

3、單環(huán)倍半萜

4、雙環(huán)倍半萜棉酚5、三環(huán)倍半萜環(huán)桉醇6、薁衍生物薁類：五元環(huán)+七元環(huán)的非苯環(huán)芳烴化合物，分子結(jié)構(gòu)中具有高度的共軛體系。多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。性質(zhì)：1、溶于石油醚、乙醚和甲醇等有機(jī)溶劑，不溶于水；溶于強(qiáng)酸，可用于提取。2、薁類可與苦味酸或三硝基苯形成具有敏銳熔點(diǎn)的p絡(luò)合物，用于鑒別。3、沸點(diǎn)高，揮發(fā)油分餾時(shí)可見美麗的藍(lán)、紫、綠色現(xiàn)象時(shí)，示有薁類存在。4、Sabety反應(yīng)可與溴-氯仿溶液產(chǎn)生藍(lán)色或綠色。5、可與Ehrlich試劑（對(duì)-二甲氨基苯甲醛、濃硫酸）反應(yīng)產(chǎn)生紫色、紅色。愈創(chuàng)木薁愈創(chuàng)木醇2，4-二甲基-7-異丙基奧1、概述由4個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含20個(gè)C的化合物類群。分布：植物界廣泛，植物分泌的乳汁、樹脂等均以二萜類衍生物為主，松柏科最多，菌類代謝產(chǎn)物，海洋生物。

四、二萜

生物活性強(qiáng)：紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、關(guān)附甲素、雷公藤內(nèi)酯、甜菊苷等。生源四、二萜MVA×2NPP或GPP二萜C20GGPP(焦磷酸香葉基香葉酯)

2、鏈狀二萜植物醇維生素A：動(dòng)物肝，魚肝，保持夜間視力，哺乳動(dòng)物生長。3、單環(huán)二萜維生素A（vitaminA）4、雙環(huán)二萜穿心蓮內(nèi)酯：抗菌消炎活性成分，臨床治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等，與亞硫酸鈉反應(yīng)可制成穿心蓮內(nèi)酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。銀杏內(nèi)酯：治療心腦血管疾病

紫杉醇：是紅豆杉中活性成分，已成新型天然抗腫瘤藥物，對(duì)于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。雷公藤甲素：抑制乳腺癌和胃癌細(xì)胞系集落形成5、三環(huán)二萜紫杉醇甜菊苷：甜度為蔗糖的300倍6、四環(huán)二萜

由5個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含25個(gè)C。生源：由焦磷酸香葉基金合歡酯（GFPP）衍生而成。多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多環(huán)性化合物，數(shù)量少。五、二倍半萜呋喃海綿素-3第三節(jié)萜類化合物的理化性質(zhì)（一）性狀：1、形態(tài)

單萜和倍半萜：油狀液體，可揮發(fā)，或?yàn)榈腿埸c(diǎn)固體

二萜和二倍半萜：結(jié)晶性固體。2、味

苦味，或極苦，又稱苦味素。

但甜菊苷例外3、旋光性

具有光學(xué)活性。一、物理性質(zhì)（二）溶解性

親脂性強(qiáng)，萜類的苷有一定的親水性。具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)萜可用堿溶酸沉法分離純化。萜類對(duì)高熱、光、和酸堿敏感。（一）加成反應(yīng)

有雙鍵和醛，酮等羰基的萜類化合物1、雙鍵加成反應(yīng)A與鹵化氫加成B與溴加成

二、化學(xué)性質(zhì)C與亞硝酰氯加成不飽和萜類氯化亞硝基衍生物亞硝基胺類

DDiels－Alder加成

順丁烯二酸酐2、羰基加成反應(yīng)A與亞硫酸氫鈉加成B與硝基苯肼加成C

與吉拉德試劑加成（二）氧化反應(yīng)氧化劑：O3，CrO3，KMnO4，SeO2等。（三）脫氫反應(yīng)

（四）分子重排反應(yīng)

Wagner－Meerwein重排，α-蒎烯合成樟腦。第四節(jié)萜類化合物的提取分離1、溶劑提取法：苷類；非苷類2、堿提取酸沉淀法：萜類內(nèi)酯3、活性炭吸附法：苷類4、大孔樹脂吸附法：苷類，如甜菊苷

一、提取

親脂性：單萜、二萜、倍半萜內(nèi)酯、三萜

親水性：苷類（環(huán)烯醚萜苷、三萜苷）

不穩(wěn)定：倍半萜化合物（如倍半萜內(nèi)酯）

溶劑提取法提取苷

材料

醇浸膏

不溶物水液

親脂性雜質(zhì)MeOH(EtOH)熱提熱水反復(fù)溶解

Et2O萃取

Et2O萃取液水液

低極性(游離萜;黃酮苷元,部分單糖苷)EtOAc液中等極性(萜單糖苷,雙糖苷)

(如葉綠素,樹脂物)

EtOAc萃取

n-BuOH萃取

n-BuOH液高極性(雙糖苷,三糖苷)水液(水溶性雜質(zhì))水液結(jié)晶法分離柱色譜分離

吸附柱色譜：硅膠（通用），中性氧化鋁硅膠硝酸銀色譜：含雙鍵萜類溶劑系統(tǒng)：非極性混合溶劑

反相柱色譜RP-18，RP-8等凝膠色譜法SephadexLH-20利用結(jié)構(gòu)中特殊功能團(tuán)分離

內(nèi)酯；雙鍵，羰基；萜類生物堿二、分離第五節(jié)萜類化合物的檢識(shí)與結(jié)構(gòu)測(cè)定波譜法在萜類結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

紫外光譜UV

紅外光譜IR

質(zhì)譜MS（自學(xué)）

核磁共振譜NMR（自學(xué)）共軛雙烯在λmax

215~270(ε2500~30000)有最大吸收；含有α，β-不飽和羰基功能團(tuán)的萜類則在

λmax

220~250(ε10000~17500)有最大吸收；(一)紫外光譜鏈狀萜類的共軛雙鍵體系在λmax217~228(ε15000~25000)處有最大吸收；共軛雙鍵體系在環(huán)內(nèi)時(shí)，則最大吸收波長出現(xiàn)在λmax

256~265(ε2500~10000)處；當(dāng)共軛雙鍵有一個(gè)在環(huán)內(nèi)時(shí)，則最大吸收波長出現(xiàn)在λmax

230~240(ε13000~20000)處。

(二)紅外光譜偕二甲基在υmax1370cm-1吸收峰處裂分，出現(xiàn)二條吸收帶；而貝殼杉烷型二萜的環(huán)外亞甲基則通常在υmax

900cm-1左右有最大吸收峰；在υmax

1700~1800cm-1間出現(xiàn)的強(qiáng)峰為羰基的特征吸收峰，可考慮有內(nèi)酯化合物存在；六元環(huán)、五元環(huán)及四元環(huán)內(nèi)酯羰基的吸收波長分別在υmax1735、1770和1840cm-1。

第六節(jié)揮發(fā)油花為什么有香味？薰衣草為什么有香味？什么物質(zhì)在起作用？一、概述

1.定義

揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油(essentialoils)，是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。主要存在種子植物中，尤其是菊科、蕓香科、傘形科、唇形科等植物?？纱嬖谟谥参锶?，花，果，根，莖，葉，樹皮等部位。含量一般在1%以下，少數(shù)在10%以上（丁香）。

揮發(fā)油多具有祛痰、止咳、平喘、驅(qū)風(fēng)、健胃、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎作用。如：丁香油有局部麻醉、止痛作用；土荊芥油有驅(qū)蟲作用；薄荷油有清涼、驅(qū)風(fēng)、消炎、局麻作用等。在香料工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛；揮發(fā)油在日用食品工業(yè)及化學(xué)工業(yè)上是重要的原料。

2.生物活性成分十分復(fù)雜，幾十→上百個(gè)組份。1)萜類化合物：單萜(低沸點(diǎn))、倍半萜(高沸點(diǎn))及其含氧衍生物，如薄荷油、樟腦等；2)芳香族化合物：萜源性化合物以及苯丙素類(C6-C3)，如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；3)脂肪族化合物：如正癸烷和小分子醇、醛及酸類化合物（如正壬醇）；4)其它類化合物：揮發(fā)油樣物質(zhì)，如大蒜油等，液態(tài)小分子生物堿：川芎嗪(生物堿類)3.組成和分類

1．顏色常溫下多為無色或微帶淡黃色，其中的薁類化合物多顯藍(lán)色、藍(lán)綠色、紅色等。2．氣味揮發(fā)油大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。揮發(fā)油的氣味，往往是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。3．形態(tài)揮發(fā)油在常溫下為透明液體，有的在冷卻時(shí)其主要成分可能析出結(jié)晶。4．揮發(fā)性揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是揮發(fā)油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。二、揮發(fā)油的性質(zhì)5.溶解度

揮發(fā)油脂溶性很強(qiáng)，不溶于水，而易溶于各種有機(jī)溶劑，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高濃度的乙醇中能全部溶解，而在低濃度乙醇中只能部分溶解。

6.物理常數(shù)

沸點(diǎn)一般在70～300℃之間，具有隨水蒸氣而蒸餾的特性；比重在0.85～1.065之間；幾乎均有光學(xué)活性，且具有強(qiáng)的折光性。

7.穩(wěn)定性

揮發(fā)油與空氣及光線接觸，常會(huì)逐漸氧化變質(zhì)，使之比重增加，顏色變深，失去原有香味，并能形成樹脂樣物質(zhì)，不能再隨水蒸氣而蒸餾。